基于憶阻超混沌系統(tǒng)的醫(yī)學(xué)圖像加密算法的設(shè)計及實現(xiàn).pdf

1、互聯(lián)網(wǎng)和信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，使得多媒體成為重要的交互方式，而數(shù)字圖像的普遍使用，使得圖像數(shù)據(jù)的安全性問題逐漸凸顯，尤其在以互聯(lián)網(wǎng)為主要交流平臺的現(xiàn)代社會，一些敏感和私密信息如果被盜取和流散，可能會對個人權(quán)益、企業(yè)利益、社會安定和國家權(quán)益等方面產(chǎn)生無法估量的后果。如何有效保障圖像信息的安全，已成為學(xué)術(shù)界和社會關(guān)注的熱點話題。因此，對數(shù)字圖像安全問題的研究就有重大的理論價值和現(xiàn)實意義。醫(yī)學(xué)圖像作為特殊的私密性較強的數(shù)字圖像，具有高精度、高分

2、辨率、大數(shù)據(jù)量和相鄰像素相關(guān)性強等特點，在網(wǎng)絡(luò)中傳輸和訪問的安全性隱患成為制約遠(yuǎn)程醫(yī)療和遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)系統(tǒng)發(fā)展的重點問題。因此有必要研究和降低醫(yī)學(xué)影像信息的安全性隱患，最直接有效的方法就是對醫(yī)學(xué)圖像進(jìn)行加密。
　　混沌系統(tǒng)具有對初始狀態(tài)值異常敏感性、軌跡不可預(yù)測性、內(nèi)隨機(jī)性等特點符合密碼學(xué)的要求，已被用于圖像加密中，同時由蔡少棠教授所提出的第四種電器元件---憶阻器，使得混沌理論的研究領(lǐng)域得到極大擴(kuò)展，因此，將混沌理論引入圖像安全范疇成

3、為現(xiàn)代密碼學(xué)重點研究對象之一。本文提出了兩種基于憶阻超混沌系統(tǒng)的醫(yī)學(xué)圖像加密算法，主要工作內(nèi)容如下：
　　1)設(shè)計了一種由憶阻器和蔡氏混沌所構(gòu)造出的四階憶阻超混沌系統(tǒng)，并提出了基于該超混沌系統(tǒng)的醫(yī)學(xué)圖像加密算法，利用憶阻超混沌系統(tǒng)所具有的復(fù)雜邏輯拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，表現(xiàn)出更為復(fù)雜的非線性動力學(xué)行為，軌跡更加難以預(yù)測，密鑰空間更大，迭代次數(shù)更少等特點，結(jié)合明文相關(guān)性，在加密過程中，使用分塊置亂和擴(kuò)散策略對明文進(jìn)行處理，以增強加密算法的安全性，

4、得到密文圖像，最后，進(jìn)行算法的仿真實驗和安全性分析。
　　2)提出一種基于五階憶阻超混沌系統(tǒng)和Latin Square的醫(yī)學(xué)圖像加密算法。結(jié)合HASH函數(shù)產(chǎn)生唯一的明文消息摘要，變換后作為超混沌系統(tǒng)的擾動因子，利用大素數(shù)構(gòu)造出256階正交Latin Square，在加密過程中，使用超混沌系統(tǒng)所產(chǎn)生的混沌序列對明文進(jìn)行擴(kuò)散，使用正交Latin Square置亂經(jīng)過擴(kuò)散的明文，得到加密后圖像，最后，進(jìn)行加密算法的仿真實驗，并分析其安全

5、性。
　　3）使用MATLAB、JAVA、Tomcat等編程環(huán)境對本文所提出的兩種加密算法進(jìn)行可視化混合編程實現(xiàn)，使本文的兩種圖像加密算法能夠獨立運行，高度封裝內(nèi)部加密過程。編譯后可直接集成在醫(yī)學(xué)影像存檔及通信系統(tǒng)PACS(Picture Archiving&Communication System)、醫(yī)院信息化系統(tǒng)HIS(Hospital Information System)、電子處方病歷EMR(Electronic Medi